Prolog – Imperiul lui Von Braun
La al 7-lea Congres International al Astronauticii, tinut la Roma in septembrie 1956, pionierul spatial si aeronautic Gaetano Crocco descrie o traiectorie orbitala inedita: un survol al planetei Marte folosind o manevra de tip asistenta gravitationala oferita de catre Venus. Astfel, ipotetica nava spatiala putea survola planeta rosie, apoi folosi gravitatia planetei Venus, printr-o trecere la distanta mica, pentru a-si schimba traiectoria catre Pamant, si, la un an de la parasirea initiala a orbitei terestre, sa se intoarca pentru ca echipajul sa-si tina rundele de parade si osanale. Practic, nou-definita traiectorie nu folosea combustibil dupa ce parasea orbita Pamantului.
6 ani mai tarziu, suntem in anul de gratie 1962. Cu un an inainte, presedintele John F. Kennedy stabilise obiectivul NASA: aselenizarea. Nou-infiintata agentie spatiala trebuia sa il indeplineasca in mai putin de un deceniu (desi, se spera ca misiunea avea sa aterizeze in 1967, in timpul celui de-al doilea mandat al lui Kennedy la Casa Alba).
Pentru ca efortul programului Apollo era atat de mare (si pentru ca congresmenii cereau tot timpul fonduri pentru statele lor), diferite parti ale sistemelor erau elaborate in diferite laboratoare. Dintre acestea, cel mai important era Marshall Space Flight Center (MSFC), situat in Huntsville, Alabama.
De ce era atat de important? Pentru ca componenta cea mai critica a unui vehicul aerospatial de orice fel sunt motoarele. Iar MSFC era centrul de dezvoltare al motoarelor, la conducerea sa aflandu-se legendarul Wernher von Braun, unul dintre marii proponenti ai misiunilor pilotate catre Luna si Marte, si unul dintre marii populizatori al conceptelor de zbor cosmic in anii premergatori cursei spatiale.
Sub ploaia de fonduri si influxul masiv de talent din intreaga tara, Von Braun si-a creeat o adevarata armata de savanti si ingineri capabili sa creeze, testeze si sa construiasca motoare spatiale. Erau cruciali pentru programul Apollo, in speta pentru lansatoarele de mare greutate (>100 tone pe orbita joasa) care erau necesare programului lunar.
Insa, inginerii de la MSFC avea ambitii chiar mai mari de atat. Ei isi doreau sa continue devoltarea de lansatoare grele si in epoca post-Apollo. Iar von Braun stia, ca, in lipsa unui program de misiuni ulterioare, centrul si-ar pierde repede scopul si talentul tehnic.
Asadar, pe langa seria de lansatoare Jupiter (redenumite apoi Saturn, cel mai faimos model fiind Saturn V, care a purtat misiunile Apollo pe Luna), echipele de la MSFC s-au concentrat pe dezvoltarea unor modele de vehicule spatiale super-grele ulterioare. Ele purtau numele de Nova si Supernova, si urmau sa foloseasca inclusiv motoare nucleare pentru treptele superioare.
Pentru testarea acestor concepte, s-a formulat ideea folosirii unuia dintre aceste modele timpurii de Saturn pentru o serie de lansari, avand incorporat un motor din seria KIWI in treapta superioara. Lansarile nu urmau sa ajunga pe orbita, ci doar sa demonstreze si sa studieze conceptul. Acest mini-program a fost dezvoltat impreuna cu NRDS, si a purtat numele de Reactor In-Flight Test – RIFT. Il vom mentiona in trecere la finalul seriei, insa, conceptul nu a fost foarte temeinic explorat, el fiind considerat de la bun inceput, riscant geopolitic (“lansam un reactor nuclear pe o racheta uriasa, si-l lasam sa cada in mijlocul oceanului….doar ca test” nu e genul de scuza care sa-i linisteasca pe rusi….).
O alta dezvoltare ulterioara a fost un model de racheta Saturn V cu o treapta superioara nucleara. Acest concept purta numele de Saturn C-5N, si era, la fel ca Nova, un succesor al propulsorului post- Apollo.
Dar, pentru a asigura continuitatea imperiului sau stiintific, Von Braun si MSFC trebuiau sa propuna si misiuni spatiale care sa aibe nevoie de asemenea lansatoare super-grele.Mai pe romaneste, rachetele lor dragi erau solutii, si trebuiau sa propuna niste probleme pentru acele solutii.
Astfel, in 1962, Oficiul pentru Proiecte de Viitor din cadrul MSFC a acordat contracte de studiu pentru trei tipuri de misiuni spatiale post-lunare unor companii din mediul privat. General Dynamics a primit sarcina de a studia misiuni orbitale martiene, Lockheed a primit portofoliul pentru survoluri (fara a intra pe orbita) iar Aeroneutronic (divizie a Ford) a primit sarcina de a investiga survoluri duale Venus-Marte. Intregul program de studiu a primit acronimul (usor fortat) de Early Manned Planetary-Interplanetary Roundtrip Expeditions – EMPIRE.
Comparatie intre Saturn I, Saturn V si preconizata Nova – Saturn V, in centru, e inalta de 110 metrii si cantareste 2970 tone
EMPIRE – Aeroneutronic
Studiul intreprins de catre compania Aeroneutronic, finalizat in 1962. Misiunea ar fi folosit o singura nava spatiala all-inclusive, cu masa de 170 de tone, lansat pe robita folosind un singur vehicul de tip Nova.
Misiunea era de tip fly-by, adica survolare, asadar vehiculul spatial nu includea si un vehicul de amartizare/decolare sau habitat de suprafata. Usor dezamagitor, dar misiunea folosea sus-numita orbita Crocco, permitandu-i sa realizeze si un survol scurt al planetei Venus (la acea vreme, o bila de culoare bej, cu o compozitie atmosferica necunoscuta, si suprafata ascunsa sub pacla densa de nori).
O regula de aur este ca reintoarcerea pe Pamant necesita la fel de multa energie cinetica precum plecarea de pe orbita terestra (13.5 km/sec), insa, spre deosebire de alte planete, Pamantul are atmsofera, si, cum s-a facut si in cazul misiunilor Apollo, o capsula de reintoarcere poate folosi atmosfera pentru a a frana, fara sa consume masa de reactie. Crocco descoperise ca era posibila o traiectorie care sa aduca nava spatiala in orbita terestra la exact un an dupa plecare (chiar aceeasi zi). Aceasta traiectorie, precum si excluderea echipamentelor si a vehiculelor de suprafata, permitea folosirea unui vehicul minimalist. Denumirea tehnica este Traiectorie Neperturbata Non-Simetrica.
Durata misiunii cu acest tip de traiectorie era de 396 de zile. Insa, s-a dovedit a fi problematica arhitectura initiala, deoarece necesita o viteza totala de 11.95 km/s. Vehiculul necesar pentru o asemenea misiune ar fi cantarit in jur de 1100 tone. Asadar, s-a folosit un tip de traiectorie deriavata din cea Crocco, denumita Traiectorie Neperturbata Simetrica.
In felul acesta se realiza o economie majora, in speta pentru ca noua traiectorie permitea realizarea misiunii cu un delta-V de numai 5.3 km/sec. Cat de majora? Noua configuratie a navei spatiale cantarea numai 17% din cea veche. 170 de tone la pornirea in misiune.
Comparatie intre configuratiile celor doua tipuri de nave
Noua configuratie promitea sa faca vehiculul mult mai usor si, deci, ieftin de lansat, necesitand o singura lansare cu preconizata racheta Nova (sarcina utila de 220 tone vs 120 la Saturn V). Din pacate, ca de obicei in mecanica orbitala, exista un compromis: misiunea ar fi durat 611 zile, adica proximativ 21 de luni.
Urmatoare fereastra orbitala pentru respectiva misiunea era pe 19 Iulie 1970. Odata lansat vehiculul, el ar fi fost despachetat si re-asamblat pe orbita.
Impulsul initial de 5.3 km/sec se realiza intr-o singura ardere folosind un singur motor NTR, cu o durata de aprindere de 48 de minute. Unul dintre punctele interesante ale raportului este ca aceasta durata de ardere este aproape de durata de viata maxima a unui motor asa cum se preconiza in acel moment (1962 – motor KIWI avansat).
Motorul era preconizat ca avand un impuls specific de 800 secunde (deci viteza de evacuare de 7.85 km/sec), si o tractiune de 182 de tone.
Configuratie vehicul – Imagine disponibila prin amabilitatea projectrho
Legenda:
- ROZ BOMBON: motor NTR NERVA
- ROSU : Rezervoare de hidrogen periferice inconjurand un rezervor central. Treapta I
- ORANJ: Rezervoare de hidrogen secundare. Treapta II
- VIOLET: Reactoare SNAP-8 pentru energie electrica (vom discuta despre ele mai incolo, he, he)
- BLEU INCHIS: Antene de comunicatie
- GALBEN: Rezervoare pentru combustibil de corectie a traiectoriei in timpul zborului
- BLEU DESCHIS: Platforma stabila pentru verificarea traiectoriei
- ACVAMARIN: Vehicul de reintrare in atmosfera terestra la intoarcere
Profilul misiunii
Prima treapta este alcatuita dintr-un motor NERVA, un rezervor central si 6 rezervoare periferice in jurul celui central. Injectia pe traiectorie consuma 56.2 tone de masa de reactie. Dupa terminarea acestei arderi, rezervoarele periferice sunt aruncate (masa 3.3 tone). Rezervorul central si motorul sunt pastrate, cu rol structural in cazul rezervorului.
Masa navei scade de la 170.1 tone la 119.1 tone, iar durata arderii este de 1000 secunde.
Configuratia navei inainte de prima ardere
A doua treapta este formata din NERVA, rezervorul gol, si 8 rezervoare in jurul modului de habitat. A doua ardere consuma 34.7 tone de masa de reactie.
In urma ei, motorul NERVA si rezervorul central sunt aruncate (11.9 tone). Cele 8 rezervoare golite sunt pastrate ca si protectie suplimentara impotriva meteoritilor si radiatiei.
Masa navei ajunge la 69.1 tone si nu mai necesita un motor (fiind in bratele Sfantului Kepler).
Configuratia navei inante de ce-a de-a doua ardere
Configuratia orbitala este cea in care isi va petrece nava majoritatea timpului dupa plecarea de pe orbita terestra. Cele doua habitacluri sunt detasate de corpul central, la capetele unor brate telescopice. De fiecare dintre ele sunt legate antene de telecopmunicatie de 16 metrii diametru, tintite spre Terra.
Unul dintre reactoarele SNAP-8 isi desface radiatorul de caldura si incepe sa produca curent electric. Bugetul de putere al navei este de 300 kW.
Un aspect interesant este ca ei denumesc SNAP-8 ca fiind un generator electric cu radio-izotopi. Ori, din datele publice, SNAP-8 era un reactor nuclear-electric prototip. Un generator cu radioizotopi nu prea produce mai mult de 1-2 kW. Daca aceasta confuzie era datorita unei nomenclaturi diferite la momentul respectiv, sau daca doreau sa induca in eroare potentialii adversari ….geostrategici…. e cam in aer. Cert este ca, de obicei, astfel de generatoare necesita ori ecranare buna, ori sunt situate la oarecare distanta de habitacluri si senzori (spre, ex, la capetele unor brate, dupa cum vom vedea in viitor).
Zona centrala a corpului navei contine un adapost de furtuna cu rol dublu de centru de comanda. Protectia in fata unor furtuni solare cu protoni se realiza folosind circa 50 de centimetrii de polietilena.
Langa acest centru de comanda era situata si platforma navigationala stabilizata, un compartiment pentru experimente in gravitatie zero, rezervoare suplimentare continand 10.9 tone de combustibil chimic pentru eventuale modificari de traiectorie (dispuse in jurul centrului pentru protectie suplimentara) si vehiculul de reintrare atmosferica atasat de un pachet de retro-propulsie.
Modulele de habitat ofera 126 m^3 de spatiu de locuit, care, la echipajul preconizat de 6 oameni, ar oferi 21 m^3 per persoana (comparativ cu valoarea minima a NASA, de 17 m^3). Din pacate, centrul de comanda cu rol de adapost nu ofera decat 1.4 m^3, dar nu era gandit sa fie ocupat de catre tot echipajul mai multe de cateva ore.
Sus: Nava in configuratie orbitala, cu bratele intinse
Jos: Vedere detaliata a zonei centrale
Etapa de reintrare: nava nu incetineste pentru a intra pe orbita la intoarcere. In schimb, echipajul se muta in vehiculul de reintrare.
Acesta are configuratia unui „lifting body”, configuratie care era considerata futuristica la momentul raportului (si acum este, dar este si scumpa, si netestata la asemenea viteze). folosind grupul de retropropulsoare, vehiculul se separa de restul navei (care, neincetinind, este abandonata in spatiu, devening un deseu orbital pe o orbita heliocentrica) si incepe manevrele de aterizare.
Reintrand in atmosfera cu viteza de 13.5 km/sec, echipajul (la fel ca pe Apollo) este supus unei decceleratii masive de 10 G, pana cand viteza scade suficient cat sa permita deschiderea parasutelor. Teoretic, vehiculul poate ateriza pe un aeroport, sau pe apa, ca o capsula (desi, in acest caz, ne-am putea intreba de ce nu au folosit chiar o capsula…. in fine).
Eroii sunt recuperati, iar NASA cere repejor o crestere de buget.
Sus: Imagina artistica a vehicului de reintrare
Jos: Detalii tehnice pe scurt a vehiculului
Vedere schematica a procedurilor de franare si detasarea de grupul propulsor (vehiculul in sine nu are propria sa propulsie)
Detalii tehnice
- An de conceptie: 1962
- Companie: Ford Aeroneutronic (da, acel Ford)
- IMLEO: 170.1 tone
- Echipaj: 6 persoane
- Lungime: 47 m
- Durata misiunii: 21 luni/630 zile
- Data preconizata pentru lansare: Iulie, 1970
- Motor: Nucleo-termic
- Forta propulsiva: 182 tone
- Vehicul de lansare: Nova MM-1B
Observatii personale: dintre vehiculele studiate in cadrul studiului EMPIRE, propunerea Aeroneutronic este cea mai conservatoare. Masa orbitala de 170 de tone este surprinzator de mica, chiar si comparativ cu arhitecturile moderne de lansare (Mars Direct – 2 lansari a 100 tone fiecare).
Parte din aceasta caracteristica este si faptul ca misiunea era un simplu survol, fara aterizare (sau macar inscriere pe orbita martiana). durata de observare stiintifica a planetei este de 40 de zile din 630, ceea ce e… nu foarte grozav. O situatie similara gasim si in timpul survolului venusian, numai ca acolo, durata poate fi extinsa, fiindca distanta in timpul manevrei nu se schimba la fel de mult.
Totusi, aspectul e facut ceva mai acceptabil de faptul ca nava utiliza gravitatie centrifugala. Astfel, chiar si la cei 0.3-0.4 G preconizati, echipajul ar fi suferit pierdei mai reduse de masa osoasa si musculara. Partea neplacuta este impactul psihologic al claustrarii, dar raportul include si o lista de sarcini pentru echipaj pe parcursul zborului pentru a le ocupa atentia (lista care, la prima vedere, pare a fi inspirata de programul de lucru al marinarilor submarini).
Multi veti sugera, pertinent, ca un simplu survol se poate realiza cu o sonda automata. Just, dar in 1962 trecusera numai patru ani de la Sputnik, el insusi o biata baliza radio orbitala. La vremea aia, daca voiai sa faci explorare, iti trebuiau oameni (de altfel, asa se explica necesitatea prezentei puntii stabilizate pentru observatii; calculatorul Apollo, el insusi foarte primitiv, era la 5 ani distanta, si tot iti trebuiau oameni ca sa obtii date navigationale, avand in vedere ca „soft de pilotare” era un termen SF).
De asemenea, ne putem intreba, dupa cum am mentionat, de ce nu au folosit o simpla capsula in locul unui vehicul aerodinamic. Ei bine, partea de aterizare din raport era cea mai putin detaliata, pentru ca importanta ei, in acel moment, era secundara. Aeroneutronic a propus cel mai „hip” sistem de la acea vreme pentru puncte de „Wow”, dar, daca s-ar fi facut, probabil s-ar fi refolosit componente de Apollo.
Faptul ca nava se… dezintegreaza in timp ce zboara e usor suparator. Faptul ca unul dintre componentele aruncate este un NTR incins, extrem de radioactiv, e si mai suparator (chiar daca orbita ar fi heliocentrica, fara sanse de a lovi Pamantul). Data fiind arhitectura zborului, eu unul stau si ma intreb de ce arunca motorul si rezervorul central dupa a doua ardere. La urma urmei, nu e necesar, totul e deja accelerat, si singura explicatie la care m-as putea gandi e ca nu doreau sa iradieze echipajul…. prea mult. 630 de zile cu un reactor fierbinte in spinare ar fi discutabil.
De asemenea, este posibil ca ei sa fi dorit o amplasare optima a SNAP-8 si a radiatorului sau aferent (care, intre noi fie vorba, pare relativ redus ca dimensiuni).
Este evident ca ei nu cunosteau la acel moment caracteristicile unui NTR. Estimarile erau mult prea optimiste (11.9 tone pentru motorul ipotetic, vs 18.9 tone pentru XE-PRIME-ul de la NERVA; tractiunea de 182 tone vs 2.4 tone pentru PRIME). Ca atare, misiunea poate fi categorisita ca fiind „fantezista”.
Dar, e un punct de plecare util pentru genul de misiuni studiate in acest program (care erau tehnic mai plauzibile, dar cu mase orbitale muuult mai mari).
Profil misiune
Grafica de prezentare
Echipaj
Orbita
Marian Dumitriu (Checkmate)
Surse:
1. https://spaceflighthistory.blogspot.com/2015/06/empire-building-ford-aeronutronics-1963.html
2. http://www.projectrho.com/public_html/rocket/realdesigns.php#id–EMPIRE_(Aeronutronic)
3. https://history.nasa.gov/monograph21.pdf
4. https://archive.org/details/nasa_techdoc_19640000998
5. http://www.astronautix.com/e/empireaeronutronic.html
Foarte interesant! Mulțumesc pentru articol!
Da foarte interesant articolul, insa ca de obicei ” secretele” ramin secrete…:)
Ce secrete?
?
Ai un rector acasa. Si nu spui swcretele lui. am si eu material radioactiv acasa. Nu ii spun secretul.
Foarte fain articolul. pt prima data dpa multa luni il pot savura dimineata la cafea 🙂
Totusi de ce era nevoie de 6 oameni la un simplu survol? pe post de calculatoare umane?
Nu numai. 6 oameni e un echipaj minim pentru o misiune de lunga durata. Una din criticele aduse Mars Direct-ului initial propus de Zubrin in 89 era faptul ca echipajul era de numai 3-4 oameni.
Cu 6 oameni poti mentine stabilitate sociala, ai redundanta in caz ca unul e incapacitat, ai mai putin cross-training de facut si poti combate simptome de alienare sociala. Zborul dura totusi aproape doi ani…. Doi ani inchisi intr-un spatiu echivalent unei case.
Oamenii nu erau necesari pentru calcule. Calculele le faceau computerele de bord. Dar, la acea vreme, nu existau senzori ca lumea pentru a repera planete. Era era analogica, nu digitala. Diodele si fotoreceptorii din camerele de astazi erau fantezii.
La fel ca si la Apollo, oamenii masurau distante, unghiuri si alte date pozitionale, si le bagau in computere. Si faceau studii ale planetelor in timpul survolului. Deci, ei nu erau calculatoare ambulante, ci senzori ambulanti.
Da’ nu era articol de duminică? Sau mâine avem ceva și mai și?
Sambata era de obicei zi spatiala. Welcome back, checkmate! 🙂
Glad to be back! 😀
’62 e un reper cronologic bun : avem prima explorare planetara (si prima planeta explorata – Venus). Probabil si succesul explorarii robotizate a scazut din interesul pentru dezvoltarea Empire.
Lumea: „A zburat SN8, s-a intors Hayabusa si au realizat chinezii prima misiune de prelevare a mostrelor lunare din ultimele decenii. Checkmate, poti sa scrii ceva?”
Checkmate: „Hmm…. best I can do is 1962” :)))
Dar, da, EMPIRE era gasirea unei probleme pentru solutia lansatoarelor super-grele. Interesul era la nivel de firme si NASA, dar Congresul zambea rabdator 🙂 .
Misiunile de mai incolo au fost ajutate de hardware-ul dezvoltat pentru Apollo. In 1962, zborul cu sisteme automate era f dificil. Mai ales la nivel de senzori.
SN8 s-a zdrobit la destinatie, nu a prea zburat. Dar fie…
A aterizat inelegant.
Rotfl.
A avut o relatie pasiv-agresiva cu solul.
Mi-a placut mult acest articol, e mai pe gustul meu! 🙂
Multe lucruri complet noi pentru mine. Aș spune ca pentru planetele apropiate (Luna, Marte) ar trebui să reluam zborurile de explorare cu echipaj la bord atat pentru a ne obișnui cu calatoriile spatiale mai lungi cat si pentru a “forta” evolutia rachetelor si navelor spatiale de acest tip.
DARPA se intoarce la nucleare: https://www.darpa.mil/program/demonstration-rocket-for-agile-cislunar-operations
Inca un acronim “senzational” – DRACO! 🙂
Noroc ca si Pentagonul e interesat de astfel de lucruri, avem garantia ca se va progresa cu o astfel de propulsie.
Exista vreo “formula de calcul” pentru bratele rotative in crearea gravitatiei artificiale? Cat de lungi sa fie, cu ce viteza sa se roteasca etc samd
Principalul obstacol in privinta calatoriilor interplanetare umane e, practic, lipsa unui lansator supergreu. Ultimul a fost Energia (bine, teoretic si naveta spatiala, dar acolo e cu skepsis). Si singurele eforturi ca lumea de a obtine asa ceva in clipa asta sunt Starship, SLS si Long March.
Numai…. ca eu unul sunt sceptic in privinta eforturilor guvernamentale. Guvernele au tendinta sa le transforme in job programmes. Vezi SLS, aka Constellation, aka Ares, aka Shuttle-C, etc.
Pe gravitatie centrifugala, SpinCalc e ok: https://www.artificial-gravity.com/sw/SpinCalc/
Pentagonul a fost tot timpul interesat de solutii spatiale nucleare. Ei tindeau sa aibe misiuni mari in cap, si nu se sinchiseau de combustibil nuclear. O sa vedem asta mai incolo, cand acopar SDI si Timber Wind.
In privinta DRACO, e fain, dar presimt niste batalii cand va fi vremea testarii lor. Imediat apar baietii de la Woodstock sa ceara drepturile omenirii. Oricum, presimt un motor destul de micut comparativ cu NERVA, dar asta nu e lucru rau. NERVA era oricum cam prea mare.
stai sa vezi daca nu cumva noua adminsitratie, va reintroduce reglemenatrile necesare pt construire, lansare motor NTP
cea actuala a lasat mai totul la mana NASA, insa celelate agentii guvernamentale care pana acum erau implicate, nu se vor lasa cu una cu doua
la asta adauga dificultatile tehnologice, care inca nici macar nu le banuim, la care se vor adauga costurile de dezvoltare si fabricatie
normele, stamndardele, procedurile din domeniul nuclear, de mediu, etc diferite de cele din ani ’60 si ’70
Le stim problemele. NTR-urile sunt studiate si ras-studiate, eu doar am acoperit pana acu partea de inceput. Dupa cum se vede din link, ele nu AU INCETAT vreodata sa fie studiate.
Problema e de finantare, ce state/congressmeni iau cascavalul, si unde le testeaza.
Checkmate, efortul tau de a documenta evolutia NTR este super
Din ce am citit insa problemele, raman:
#1. de contaminare (iradiere) a echipajului
#2. mai toate utilizeaza hidrogenul care il poti obtine (https://www.energy.gov/sites/prod/files/2017/11/f46/HPTT%20Roadmap%20FY17%20Final_Nov%202017.pdf) in cantitati industriale fie prin electroliza fie prin reformarea CH4, cu costuri plecand de la cca 3 USD/kg. Problema va fi ca racheta va avea H2 stocat sub forma lichida si odata ajunsa in afara atmosferei nu stiu zau cum vei pastra H2 in aceasta stare: ai nevoie de cca -250 (minus) grade Celsius pt a preveni evapoarea / boil-off. Ca sa folosesti izolatii termice (care oricum nu sunt suficiente) vei ingreuna ibntreg ansamblul rezervoarelor, ceea ce necesita motoare mai puternice, ce necesita mai mult hidrogen, …vezi incotro merge cercul vicios
#3.regimul presiunilor si temperaturilor atat din rezevoare cat si din motor (calculele de rezistnet tin cont de temperatura si presiune). Uite aici ce presiuni si temperaturi ai intr-un NVTR (nuclear vapour thermal rocket): https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19930017744/downloads/19930017744.pdf. Motorul si nozzle chiar si racite cu hidrogen tot sunt supuse la temperaturi foarte ridicate
#4. costuri: NASA prognoza 3 miliarde USD la novel de 1991 sa reia cercetarile pt ROVER/NERVA: https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19920001873/downloads/19920001873.pdf si aici doar cateva din intrebarile care s-i le pun ea NASA cu privire la dezvoltarea unui open cycle gas core nuclear rocket engine: https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19920001890/downloads/19920001890.pdf
Daca iei la rand doar ce este publoicat de NASA vei vedea cate intrebari fara raspunsuri sunt:
https://ntrs.nasa.gov/search?subjectCategory=SPACECRAFT%20PROPULSION%20AND%20POWER&q=nuclear%20engine
Ok, propun sa facem diferenta intre rachetele cu miez solid (testate) si cele cu miez lichid sau vapori (despre care am sa vorbesc, dar care, pe scurt, necesiteaza niste dezvoltari maricele in materie de tehnologia materialelor). Ultimele doua sunt ipotetice, s-au facut studii, dar ce spun studiile e ca…. e greu tare. Mai ales la GCNTR.
Dar sunt optiuni, si cele cu miez solid nu si-au spus inca toate povestea. Wait and see 🙂 .
Cat despre hidrogen, situatia e cum spui, dar… exista un dar. NASA a studiat tehnologii de Low Boil-Off (adica o combinatie de izolare termica cu racire activa). Nu e insurmontabila problema, desi prezinta probleme referitoare la consumul suplimentar de energie. Si am sa vorbesc si despre asta cand ajung la NTR-uri bimodale. Din motive politice (ele erau menite pt depouri orbitale si…. da, stim ce scandaluri au fost acolo) au fost bagate la naftalina.
Oricum, nu te FORTEAZA cineva sa folosesti H2. Poti folosi multe fluide,amoniac sau chiar CH4, sau CO, CO2, N2 etc Cam orice e fluid, cu puncte bonus daca il poti disocia si contine mult hidrogen. Iar daca vorbim de motoare electrice, clar avem si flexibilitate dar si nevoie de multa energie electrica. Pe care un reactor o poate oferi fara probleme.
Asadar…. rabdare, ca ajung si-acolea 😛 .
D-abia astept! 🙂 BTW, buna analogia cu submarinele!
planuri marete ! frumos articol
https://adevarul.ro/locale/cluj-napoca/adrian-stoica-expert-nasa-cursa-reala-e-luna-calatoria-marte-e-legata-propaganda-1_5fdb8ff25163ec4271056f81/index.html
Eh… omul are respectul meu, dar urmeaza linia oficiala a NASA.
E straniu sa spui ca obiectivul geostrategic e Luna, cand lansatorul tau (supergreu) are o nastere asa dificila. Si costa cat un PIB de tarisoara.
In plus, Gateway de una singura are valoare stiintifica discutabila. Si logistic, Gateway are hibe: daca produci combustibil pe Luna, de ce nu alimentezi navele care aterizeaza… pe Luna? De ce o statie orbitala? De ce sa trebuiasca sa consumi combustibil ca sa lansezi combustibil pe orbita si sa-l stochezi acolo?
Iar chinezii sunt inca departe de a duce oameni pe Luna. Nici macar cu Long March 9.
Cel mai avansat efort interplanetar in clipa asta nu e guvernamental. E privat, si e menit pentru Marte 🙂 .
„E privat, si e menit pentru Marte”.
Conform privatului in 2024 ar trebui sa fie pe Marte, acum s-a mai…latit termenul: 2026, dar cel mai probabil ca n-are rost sa-l mai ascultam…
Just smile and wave 🙂
Acu’, nah, nu spune nimeni ca n-are hibe si-ntarzieri…. da’ pariez ca zboara Starship inainte de SLS. D-abia apoi vin problemele…
Posibil dar mie tot a escrocherie mi se arata in zatul de cafea…
Victima fiind …
Actionarii…
SpaceX e companie nelistata la bursa, actionari fiind fonduri de investitii, Google si Musk. Era estimat ca are o valoare de 46 mld usd.
Falcon9 e deja profitabil. Starlink a ajuns la 955 de sateliti din februarie 2018 si au inceout testele comerciale, anuntind si preturile pentru servicii.
Eh, vom vedea. Cel putin NASA n-o sa poata sa spuna ca nu are lansator greu 😀 .
In cel mai rau caz, o sa avem cel mai mare rezervor de apa zburator din istorie.
Pride! :)))
@checkmate Ca sa ridici combustibilul de pe Luna la Gateway nu consumi mare lucru ca Luna nu are atmosfera. De la Gateway poți sa aduci combustibilul in orbita Pământului ca acolo ai nevoie de el mai mult decât pe Luna.
Bine-nțeles ca Luna este obiectivul strategic și nu Marte, care are doar conotația emoțională (poate ca totuși este viața in solul marțian, vezi emisiile de metan care au loc anual in timpul verii marțiene). Luna ne poate furniza H3 pt fuziunea nucleară pe care o vom stăpâni peste câteva decade, ne poate furniza energie (turnuri cu foto-voltaice la poli) combustibil (din descompunerea gheții in hidrogen și oxigen) poate fi o platforma excelenta pentru observații astronomice, ca sa nu mai zic de faptul ca este locul cel mai indicat unde sa testezi o tehnologie noua.
Dezamăgitor este costul cu care se va face explorarea Lunii, programul Artemis costa aproape tot atâta cât celebrul Apollo !!!! Nejustificat in condițiile in care tehnologia nu este una noua este tot aia de acum 50 de ani.
Luna…”escape velocity” (viteza de scapare/iesire): 2,38 km/s (8600 km/h; 5300 mph);
Pamant…”escape velocity” (viteza de scapare/iesire): 11,186 km/s (40270 km/h; 25020 mph).
Deci de 4,7 ori mai mare….la 1 G de 6,05 ori mai mare (atmosfera/frecarea facand diferenta).
„doar conotația emoțională (poate ca totuși este viața in solul marțian, vezi emisiile de metan care au loc anual in timpul verii marțiene).”
Asta nu e doar emotionala…. asta ar fi o revolutie stiintifica.
Dar nu e doar atat: Luna are probleme cu praful si radiatia (si Marte, dar mult mai reduse) si lipsa substantelor volatile: carbon, azot, hidrogen si altele. Deci e discutabil daca fabricile lunare produc „combustibil”. De fapt, ele ar produce doar oxidantul (e plina de oxizi). Asta daca vrei sa folosesti un motor cu LOX/LH sau LOX/CH4. Hidrogenul tot de pe Terra ar trebui sa-l importi.
Marte are si azot, si carbon, si apa…. e mai usor sa vietuiesti acolo. Plus lungimea zilei care are potrivirea aia… parca prea buna cu a noastra……. 24 ore si ceva. Adaptarea e mai usoara.
Sfanta harta a delta-v-urilor in Sistemul Solar: https://i.redd.it/9l22vgf5v9p41.png
Tine minte ca orice delta-v intr-un sens se aplica si pentru sensul opus. Iar lipsa atmosferei nu e tot timpul un avantaj. Cand ajungi pe Marte, par exemple, poti sa deccelerezi folosind atmosfera (nu e usor si e foarte tricky pt ca e asa subtire si variabila, dar poti). Pe Luna, nu poti deccelera decat propulsiv, cu consum de combustibil.
Si nu vad de ce ai trimite combustibil mai jos in putul gravitational al Terrei…. mai degraba aduci hidrogenul de acolo, ca e mai putin….
NASA-mi spune ca Gateway e pt realimentat misiuni martiene, dar vad ca delta-v-ul de pe LEO pe orbita martiana nu e foarte diferit de cel de pe LEO pe orbita lunara. Iar diferenta e usor remediabila cu aerobraking si asist-uri din partea satelitilor martieni (care-s mult mai rentabili decat Luna, apropos 🙂 ). I’m just not seeing it.
Fuziunea cu He-3…. heh, baietii ceia din anii 90 chiar erau disperati cu finantarea….
Fuziunea are trei probleme:
1) nu o putem realiza inca. Si ne chinuim de ceva timp…. Poate, poate, Doamne-ajuta, da’ io, unul, nu-mi mai pun bani pe calul acela.
2) chiar daca o facem, ar fi fuziune D-T, nu D-He3. Aia D-He3 are parametrul Lawson de 16, comparativ cu 1 pt D-T. Adica, e de 16 ori mai grea (16 x temperatura/timpul de rezidenta/presiunea plasmei, in orice combinatie).
3) nu stim daca are sens economic. Sfanta fisiune are probleme cu cat de scumpe sunt reactoarele. De unde stii ca agentii economici, sclavi ai pietelor si burselor si LCOE-ului, iti vor construi asemenea reactoare? Momentan, din ce vad, densitatea energie e destul de mica in tokamak-uri.
4) Concentratia de He-3 de pe Luna e fff mica. 1-2 parti per miliard. Comparativ, concentratia de uraniu din apa de mare e de 3-4 parti per miliard…. si uraniul extras din apa de mare nu e considerat viabil economic. Prea scump, chiar si pe Pamant, si folosind banala apa…. Paaaai, daramite sa merg pe Luna sa extrag un GAZ scapacios din regolitul, cu toate infrastructura aia masiva aferenta….
5) Cuiul argumentului: toate reactoarele cu fisiune produc tritiu. Mai ales cele cu apa grea (hehe 🙂 ). De obicei il evacueaza sau incearca sa-l captureze in carbon activat. Tritiul este usor radioactiv, si se transforma in timp in…. He-3!
Deci ai kilograme de He-3 chiar aici! Pe Terra. Si poti fabrica mai mult daca specializezi reactoarele:
https://link.springer.com/article/10.1007/BF01051637
https://w3.pppl.gov/ppst/docs/newbury12.pdf
Luna e buna ca santier de constructii. E plina de metale (fier, titan, aluminiu, sulf, etc) sub forma de oxizi. Dar nimeni nu-si face casa langa santier 🙂 . E foarte ostila. Si nu e teribil de avantajoasa ca energie daca pornesti de pe LEO.
Ma irita si ca NASA simte nevoia sa incerce sa recoptureze ecourile vremurilor Apollo plasand statia pe orbita lunara…. Pnm, daca spui ca vrei studiezi efectele lipsei de magnetosfera asupra astronautilor, nu trebuie sa mergi taman pe Luna…. geosincrona sau mai jos chiar e suficienta, si e mult mai aproape in caz de nasoleala. Tot in afara magnetosferei esti.
Ba chiar…. ai ISS deja pe orbita. Tot ce ti-ar trebui e sa andochezi un remorcher orbital cu propulsie ionica (cum trebuia sa faca NASA cu VASIMR sau TEM) si sa-i maresti, incet, orbita. Nici nu trebuie sa renunti la ISS….
In privinta concurentei interstatale…. pai ca sa ce? Ce sa domine? Orbita terestra e goala si e plina de spatiu. Luna e mare si incap toti acolo cu usurinta.
Problemele militare tind sa fie strict terestre. Geopolitic nu vad ce realizezi, decat capital de imagine.
Fmm, iar am scris un dulap….
Sa stii ca nu eram suparat, doar vorbaret 🙂 !
@Checkmate: ok, sa incerc sa raspund
De ce He3 si nu D-T:
The nuclear fusion of light atoms, such as the hydrogen isotopes deuterium (2H) and tritium (3H), has been seen for decades as the energy source of the future, inexhaustible and much less polluting than the fission of heavy atoms such as uranium. However, the technological development needed for it to be a practical and energy-efficient option still keeps researchers busy, and it is not an entirely clean energy: the fusion of deuterium and tritium produces neutrons, particles that cause radioactive contamination and that cannot be contained with electromagnetic fields, since they lack an electrical charge. Against this, helium-3 (a non-radioactive isotope of the gas used to inflate balloons) offers remarkable advantages: its fusion with deuterium is more efficient than deuterium-tritium and does not release neutrons but protons, which can be easily contained thanks to their positive charge.
Legat de fisiune ca tehnologie: tokamak nu este singura arhitectura care se incearca la ora asta, mai sunt cel puitn alte 2 tipuri de arhitecturi de reactor, un tokamak mai mic, care foloseste ceva benzi magnetice dintr-un aliaj exotic care sa creeze campul ala magnetic insane si mai este si stelaratorul, care e facut special pentru a adresa problema cu parametrul Lwason de care ai amintit.
Legat de fisiune ca neffind destul de safe si/sau viabila economica : dude, da fix de fuziune ti-ai gasit sa te iei ca nu e safe? :)) Fuziunea D-T produce neutroni care sunt usori radioactivi, fuziunile He3 – He3 sau D-He3 nu au aceasta problema, chiar daca sunt un mai pic mai complicate de stapanit ca reactie fata de D-T pe care oricum nici pe aia nu prea stim sa o tinem mai mult de cateva secunde. Asa ca chose your fighter si ala care pierde da berea.
Legat de avem-He3-acasa (asta suna a meme): avem, dar e cateva kile, mai putem produce cateva kile prin tehnologii care se folosesc in reactoarele pe fisiune. Pe luna sunt milioane de tone de He3, usor exploatabil, greu de ajuns insa la el, de acord.
Nu stiu de ce zici ca problemele cu praful si radiatia sunt mai mari pe Marte decat pe Luna, acuma nu stiu praful de pe Luna daca e mai daunator decat cel de pe Marte dar nu cred, cat despre radiatie, din prima secunda cand ai pus piciorul pe Marte bugetul de REMi este consumat cam pe 20 de ani in urma calatoriei de 6 luni pana acolo, deci nu stiu cum esti mai safe pe Marte…
ISS este trecut, noi nu cred ca mai avem ce sa inavatam de la experimentul asta gandit in anii 80. E timpul sa trecem la altceva, cutia aia putind a transpiratie nu prea mai face nimic concret for science. E timpul sa avem observatoare astronomice pe dark side of the moon si/sau in punctele lagrangiene ale sistemului Luna – Pamant cu care sa vedem in primele secunde ale universului si care sa ne ajute sa descoperim fizici noi.
Efectele expunerii indelungata la radiatii si mai ales la lipsa gravitatiei incep sa se cunoasca acum mai bine, problema e ca nu avem tehnologii verificate care sa rezolve aceasta problema. Cine va cerceta treaba asta si va descoperi tehnologia va putea umple orbita terestra de ce va vrea el, turism, industrie (minerit, energie) sau fregate spatiale. E timpul sa incepem sa facem infrastructura spatiala, porturi de genul: https://www.youtube.com/watch?v=hJ6wwA9wXog&t=19s
Problemele militare sunt terestre … pana nu mai sunt. Razboiul s-a dat tot timpul pentru resurse, de zeci de mii de ani. Resursele pe Terra sunt sublime … dar finite. Resursele din afara Terrei sunt INFINITE. Cine va controla spatiul si tehnologiile aferente in viitor va avea aceeasi pozitie privilegiata cu cel care controleaza marile in geopolitica actuala. Cred ca numai cand o sa fie liber la minerit in spatiu o sa incetam sa ne mai dam in cap pentru pentru chestii aici pe pamant. 🙂
multumesc de articol
Cu drag! Multumesc de lectura!
Efortu este de laudat,
Istoria este foarte importanta pt ca iti arata de unde vii, de ce esti azi unde esti si unde poti ajunge
La mintea mea, propulsia nucleara ar fi preferabila pt un sistem de propulsie care sa nu evacueze un amestec combustibil – evacuare care scade foarte mult posibilitatile de modificare ale traiectoriei – imediat dupa lansare de pe rampa, in cateva secunde sau minute se consuma aproape tot amestecul combustibil
Pt zboru terestru exista un proiect interesant al MIT
https://m.digi24.ro/stiri/sci-tech/descoperiri/video-primul-zbor-propulsat-de-vant-ionic-1036545
Reusita unui aparat de zbor aerocosmic care sa utilizeze un sistem de propulsie silar cu cel propus de MIT dar avand in spate unul sau mai multe reactiare nucleare ar permite o aceleratie constanta si probabil efectuarea de misiuni inclusiv in afara sistemului nostru solar
Chiar daca probabil viteza initiala ar fi mai redusa la ajungerea pe orbita inalta, duoa un timp scurt, acceleratia constanta data de energia reactoarele nucleare ar permite reducerea majora a duratei zborului pe alte planete sau in afara sistemului solar
Checkmate, ce s-a intamplat cu Ford Aeroneutronic/Ford Aerospace? Cine are acum proprietatea intelectuala pentru conceptele acestea?
Infiintata in 56, consolidata cu divizia omonima a Philco in anii 60. Redenumita Ford Aerospace in 75, si vanduta corporatiei Loral Space Systems in 1990. Loral insasi a fost partial cumparata de Maxar Technologies (care face, printre altele, motoarele pentru unul din competitorii programului Gateway). Mi-i se pare ca si LM a cumparat divizii din ea, dar nu stiu exact in care etape.
Aeroneutronic/Aerospace era un contractor militar major in anii 60-70 pe sisteme de rachete si AA (AIM 9 si Shillelagh printre produse din ce stiu). Si pe telecomunicatii si sisteme radar (partea achizitionata mai tarziu de Loral).
Asa ca… inca e pe-acolo, dar cu mutatii majore si mult redusa. Pe vremea aia, Ford era un colos cu multe degete in chestii avansate (inclusiv tehnologii nucleare). Un fel de Google al vremurilor lui.
Apropo de Crocco manouver, niste explicații. In condițiile in care nu vrei sa amartizezi te poți folosi de atracția gravitațională a planetei pentru a te reîntoarce accelerat pe Terra și a tine timpul călătoriei sub un an, însă distanța la care vei orbita Marte nu îți oferă poisibilitatea unor măsurători prea amănunțite. Situație in care se poate opta pentru o orbita mai apropiată de planeta Marte care însă ar orienta naveta nu spre Terra ci spre Venus, conform calculelor rachetistului macaronar. De acolo se poate face reasist spre Terra, problema doar ar fi ca durata călătoriei ar creste considerabil. Aceste momente in care se poate realiza un drum Terra Marte Venus Terra in doar un an nu sunt tot timpul, cel mai apropiat de 1965 fiind 1972. Deci sunt din când in când, nu tot timpul. Interesanți sunt timpii de călătorie calculati între doua pahare de Chianti de italianul cu nume de slap : 113 zile de la pământ la marte, 154 înapoi la Venus și încă 98 pana înapoi pe pământ in brațele lu Ciociolina.
Gaetano Crocco îl chema și totul a pornit de la faptul ca a vrut sa îl contrazică pe Arthur C Clark. Cool story.
Nu stiam povestea cu A.C. Clarke. Hmm… ce orgolii au unii :D.
Puteam spune mai multe despre orbite si chestii dar…. ar trebui sa explic mecanica orbitala si…. mda, acolo nici nush de unde as putea sa incep…. Avui o tentativa pe la inceputul seriei dar am renuntat repede.
So I just show the ships 🙂 .
Bine ai revenit Checkmate, felicitari pt efortul depus si calitatea articolelor!
Multumesc de lectura si incurajari! 🙂
Mulțumim @Checkmate!
Foarte interesant, multă muncă…
Mi-au plăcut mult seriile Rover, hardware stuff!
Ca acum să observăm că motorul ocupă cam cel mai puțin volum, comparativ cu rezervoarele de combustibil.
Arc peste timp, acum se încearcă recuperarea vectorilor. Altă lume!!
Mi-am amintit de Carl Sagan…